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《多孔介质内往复流动超绝热燃烧的简化解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第4期热能动力工程Vol.21,No.42006年7月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERJuly,2006文章编号:1001-2060(2006)04-0383-04多孔介质内往复流动超绝热燃烧的简化解史俊瑞,解茂昭(大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024)摘 要:通过与稳态的逆流燃烧器类比,得到了一个简化的化推导,可以预测燃烧器的最小长度、最大半周期、理论解,并与实验结果进行了对比。该解适用于绝热的惰性最大和最小的气流入口速度等等[1]。以上模型都是多孔介质内往复流动下的超绝热燃
2、烧。简化的理论解包括以化工领域的往复式催化燃烧器为基础进行的研两个常微分方程,方程中包含所有的控制参数,因此有助于究。而作为预混合往复式超绝热燃烧的惰性多孔介深入理解这些控制参数对燃烧器的影响。与数值模拟的结质燃烧器简化解的研究,目前见到的报道很少。果相比,多孔介质固体的温度曲线可以用简化解的分段线性本文通过往复式惰性多孔介质燃烧器与稳态逆函数很好的估算,利用简化的理论解求得的燃烧器内温度的流燃烧器的类比,推导适合于燃料为单一预混合的、最大值与实验值取得了相同的趋势,但是通常比实验值大,二者的误差大约是20%。填充床为材料单一的惰性多孔介质的燃烧器,在
3、达到准稳态平衡时的简化理论解,并应用理论解推导关键词:理论解;超绝热燃烧;多孔介质;往复的分段线性函数来构建燃烧器内多孔介质固体的温中图分类号:TK16文献标识码:A度曲线,最后讨论工况参数对固体温度最大值的影响。1 引 言近年来,能够实现自我内部热回流的预混合往2 简化理论解的建立复式多孔介质燃烧器,由于其不仅能够在不需外加图1为逆向反应器示意图。与往复式惰性多孔热源的情况下处理低热值的废气,而且可以回收部介质燃烧器相比,前者的燃烧器中的多孔介质是催分热量且具有可控的污染物排放,正受到越来越广化剂,不仅参与了热量的蓄积和释放过程,而且参与泛的研究和关
4、注。基于上述燃烧器的优良特性,随了化学反应,而后者是惰性的,只进行热量的传递;着计算机的发展,研究者应用完整的数值模型对往其次,前者新鲜混合气气流分为两股,等量永久地同复式燃烧器进行了深入的研究。而模拟瞬时和准稳时分别从两端流入,每一端的预热都是通过另一端态平衡的往复式燃烧器特性,需要选择合适的半周的尾气,借助于多孔介质固体来完成的。而后者的期、初始预热温度和燃烧器长度等等,因此即使是应预热是通过上半个周期气体蓄积在燃烧器出口的热用了简单燃烧模型,计算时间也相当可观,因为系统量来进行的,因此,在往复式惰性多孔介质燃烧器气达到准稳态平衡,当填充床为惰性多
5、孔介质时,需要流方向的快速翻转的极限情况下,由于固体的热容往复20多个周期,而应用在化工领域的催化燃烧[1]很大,在每个半周期内,固体温度几乎不变,只是气器,甚至需要200个以上的周期。体温度在固相温度线的上下周期变化。因此,这两因此,为了简化模型,BoreskovandMartos等人提出了高切换频率的简化模型[2];Nieken等人分析了类燃烧器的结构和温度分布非常类似,图2中T1与[3]往复半周期为无限大和无限小的两种极限情况。Ts、T2与Ts分别相当于往复式惰性多孔燃烧器系通过简化一个准稳态平衡模型,得到了一个与重要统在达到准稳态平衡时,正向(
6、从左到右)和逆向流的控制参数相关联的简化的表达式。模型可以预测动半周期结束时的气体与多孔介质固体的温度曲燃烧区域的最大温度,以及燃烧器两侧的温度梯度;线,因此,通过二者的类比,可以推导出后者的简化MarcoCittadini等人在文献的基础上,通过进一步简理论解。收稿日期:2005-09-06; 修订日期:2006-03-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(50076005,50476073)作者简介:史俊瑞(1973-),男,内蒙古包头人,大连理工大学博士研究生.·384·热能动力工程2006年前因子。式(1)～式(7)构成了逆流反应器的计算模型
7、。为了使问题简化,做下列假设:(1)气体、固体的物性参数均为常数;(2)忽略气体组分扩散,即忽略式(4)和式(5)中的二阶项;图1 逆向反应器示意图(3)与固体相比,气体的导热系数很小,忽略混合气体的导热项,即忽略式(2)和式(3)中的二阶项。式(1)～式(3)相加,同时式(2)和式(3)相减后对其求导,分别得到式(8)和式(9):2dTSdTg2dTg12(1-ε)λse2+ερgugcg(-)+dxdxdxh0εγ(Wg1+Wg2)=0(8)2dTg2dTg1h0γρgugcgεερgugcg(-)-(Wg2-Wg1)′dxdxhp图2 逆向反应器
8、多孔介质固体、气体温度222(ερgugcg)dTg2dTg1=(2+2)(9)hpdxdx多
